CN103591890A

CN103591890A - 一种大型曲面造型产品测绘装置及测绘方法

Info

Publication number: CN103591890A
Application number: CN201310585360.8A
Authority: CN
Inventors: 杨卫民; 迟百宏; 方春平; 杨华光; 丁玉梅
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2014-02-19

Abstract

本发明公开一种大型曲面造型产品测绘装置及测绘方法。该装置包括大型工作台、移动导轨、架桥横梁、定位校准孔、z方向激光测距仪、电子接收及处理装置、y方向激光测距仪、x方向激光测距仪、x方向驱动电机和y方向驱动电机。当y方向驱动电机驱动架桥横梁在导轨上滑动时，安装在导轨上的x方向激光测距仪测出制品x方向坐标，工作台支撑架上的y方向激光测距仪测出相应测点的y方向坐标，同时由于可升降架桥横梁的z方向激光测距仪可以测得z方向的坐标，因此可获得大型曲面制品测点的三维坐标。此大型龙门式测绘装置及测绘方法，结构简单，测量方便，测量精度高，减轻了作业人员的劳动强度，并且可根据所测量制品形状，任意选择位置开始测量。

Description

一种大型曲面造型产品测绘装置及测绘方法

技术领域

本发明属于测量技术设备领域，涉及一种大型曲面造型产品的测绘装置及测绘方法，尤其涉及一种基于激光测距仪的大型复杂曲面造型产品测绘装置及测绘方法。

背景技术

目前，物体的三维测量方法有基于立体视觉技术的三维图像测量方法，该方法主要靠摄影两张或更多被测对象的物体照片，用计算机根据三角形测量等原理，算出三维点的坐标，该装置对摄影设备要求高，测量受环境影响较大。另外，也有利用带望远镜和红白相间的的测量尺的三角测量，该方法对于测量异性件时有很大的局限性，尤其是测量表面结构复杂的大型曲面制品，测量难度大。传统的三坐标测量仪为保证导向，横梁多用矩形截面，支撑横梁的结构质量大，移动惯性大，测量精度低；并且所用的一个接触测量探头，磨损大。

发明内容

本发明的目的是针对测量大型复杂曲面制品方法困难，测量精度低等现象，设计一种大型曲面造型产品测绘装置及测绘方法，该装置能同时利用三个激光测距仪准确测量大型复杂曲面造型产品的三维坐标，实现非接触式测量，方法简单，效率高并且装置维修方便。

本发明的技术方案是：一种大型曲面造型产品测绘装置，主要包括大型工作台，移动导轨，架桥横梁，定位校准孔，z方向激光测距仪，电子接收及处理装置，y方向激光测距仪，x方向激光测距仪，x方向驱动电机，y方向驱动电机。

本发明一种大型曲面造型产品测绘装置，所述的测绘装置包括一个大型工作台，工作台由足够强度材料制成，例如氮化钢，并且有足够的面积以覆盖大型曲面造型产品，在大型工作台上钻有若干平行排列的定位校准孔，用于测量大型曲面制品前校准定位；

本发明一种大型曲面造型产品测绘装置，所述的大型工作平台，其上有两条移动导轨以便于架桥横梁移动，移动导轨可与大型工作台一体式，也可以焊接方式连接。移动导轨有足够长度并且其中一条移动导轨上安装有x方向激光测距仪，以测量大型曲面造型产品在x方向的坐标；

本发明一种大型曲面造型产品测绘装置，所述的架桥横梁有两个倒圆角，并且可以在竖直方向上升降。其以滑动副和两条移动导轨连接，可以沿移动导轨方向平稳滑动；

本发明一种大型曲面造型产品测绘装置，所述的z方向激光测距仪自带有信号发射装置，信号发射装置可收集x、y、z三个方向的坐标数据传送给电子接收及处理装置。信号发射装置有夹持部分以便安装、调整和校准z方向激光测距仪位置，其以滑动副和架桥横梁连接，可以在架桥横梁上移动，以便于激光测距仪测量制品z方向的坐标；

本发明一种大型曲面造型产品测绘装置，所述的y方向激光测距仪安装在工作台侧边支撑架上，以测z方向激光测距仪在y方向的坐标，即被测点的y方向坐标；

本发明一种大型曲面造型产品测绘装置，所述的电子接收及处理装置由光栅计数系统、测头信号接口和计算机以及数据处理软件组成，用于接收被测点坐标数据，并对数据进行处理以获得被测点的三维坐标；

本发明一种大型曲面造型产品测绘装置，所述的x方向驱动电机安装在与移动导轨相连的竖直架内，x方向驱动电机驱动架桥横梁在x方向上沿导轨移动；

本发明一种大型曲面造型产品测绘装置，所述的y方向驱动电机安装在与移动导轨相连的另一竖直架内，y方向驱动电机驱动架桥横梁在移动导轨沿y方向移动，为使架桥横梁移动位置准确，y方向驱动电机采用伺服电机。

采用本发明一种大型曲面造型产品测绘装置进行测绘的方法是：利用大型工作台上的若干定位校准孔对测量装置进行校准定位，选择坐标原点；将大型曲面造型产品放置于大型工作台上，调整选择被测量位置；x、y、z方向的激光测距仪测量被测量点的位置坐标，并反馈给信号发射装置，信号发射装置将收集的x、y、z三个方向的坐标数据发送给电子接收及处理装置，电子接收及处理装置对发送来的数据进行处理修正，并且显示和自动保存被测量点的三维坐标。x方向驱动电机驱动架桥横梁在x方向上沿导轨移动；y方向驱动电机根据被测点位置和被测件尺寸驱动架桥横梁在移动导轨沿y方向移动。

本发明的有益效果是：

（1）本发明一种大型曲面造型产品测绘装置及测绘方法，通过这种大型龙门式测绘方法，结合激光测距仪，降低了对于大型复杂曲面造型产品的测量难度，提高了测量精度。

（2）本发明一种大型曲面造型产品测绘装置及测绘方法，所述的大型工作台采用氮化钢材料，具有变形小、稳定性好、耐磨损的特点。

（3）本发明一种大型曲面造型产品测绘装置及测绘方法，所述的架桥横梁可升降，扩大了z轴的测量范围，便于测量各种成型复杂结构的曲面，同时保证了测量的准确度。

附图说明

图1为本发明的一种大型曲面造型产品测绘装置结构示意图。

图2为本发明的一种大型曲面造型产品测绘装置测绘示意图。

图中，1-大型工作台，2-移动导轨，3-架桥横梁，4-定位校准孔，5-z方向激光测距仪，6-电子接收及处理装置，7-y方向激光测距仪，8-x方向激光测距仪，9-x方向驱动电机，10-y方向驱动电机，11-测量件。

具体实施方式

现结合图1，图2对本专利详细描述如下：

本发明一种大型曲面造型产品测绘装置，该测绘装置主要包括大型工作台1，移动导轨2，架桥横梁3，定位校准孔4，z方向激光测距仪5，电子接收及处理装置6，y方向激光测距仪7，x方向激光测距仪8，x方向驱动电机9，y方向驱动电机10，测量件11。该测绘装置包括一个大型工作台1由足够强度材料制成，例如氮化钢，并且有足够的面积以支撑大型测量件11，在大型工作台1上钻有若干定位校准孔4，用于测量测量件11前校准定位；所述的大型工作台1，其上有两条移动导轨2以便于架桥横梁3移动，移动导轨2可与大型工作台1一体式，也可以焊接方式连接。，移动导轨2有足够长度并且其中一条移动导轨上安装有x方向激光测距仪8，以测量大型曲面造型产品测量件11在x方向的坐标；所述的架桥横梁3有两个倒圆角，并且可以在竖直方向上升降。其以滑动副和两条移动导轨2连接，可以沿移动导轨2平稳滑动；z方向激光测距仪5自带有信号发射装置，信号发射装置可收集x、y、z三个方向的坐标数据传送给电子接收及处理装置6。信号发射装置有夹持部分以便安装、调整和校准z方向激光测距仪5，其以滑动副和架桥横梁3连接，可以在架桥横梁3上移动，以便于激光测距仪测量测量件11z方向的坐标；y方向激光测距仪7安装在大型工作台1侧边支撑架上，以测z方向激光测距仪5在y方向的坐标也即被测点的y方向坐标；电子接收及处理装置6由光栅计数系统、测头信号接口和计算机以及数据处理软件等组成，用于接收被测点坐标数据，并对数据进行处理以获得被测点的三维坐标；x方向驱动电机9安装在与移动导轨2相连的竖直架内，x方向驱动电机9驱动架桥横梁3在x方向上沿移动导轨2移动；y方向驱动电机10安装在与移动导轨2相连的另一竖直架内，y方向驱动电机10驱动架桥横梁3在移动导轨2沿y方向移动，为使架桥横梁移动位置准确，y方向驱动电机10采用伺服电机。

本发明一种大型曲面造型产品测绘装置的具体测绘方法是：利用大型工作台1上的若干定位校准孔4对测量装置进行校准定位，选择坐标原点；将大型曲面造型产品测量件11放置于大型工作台1上，调整选择被测量位置；y方向激光测距仪7，x方向激光测距仪8，z方向激光测距仪5测量被测量点的位置坐标，并反馈给信号发射装置，信号发射装置将收集的x、y、z三个方向的坐标数据发送给电子接收及处理装置6，电子接收及处理装置6对发送来的数据进行处理修正，并且显示和自动保存被测量点的三维坐标。x方向驱动电机9驱动架桥横梁3在x方向上沿导轨移动；y方向驱动电机10根据被测点位置和测量件11尺寸驱动架桥横梁3在移动导轨2沿y方向移动。

Claims

1.一种大型曲面造型产品测绘装置，其特征在于：主要包括大型工作台、移动导轨、架桥横梁、定位校准孔、z方向激光测距仪、电子接收及处理装置、y方向激光测距仪、x方向激光测距仪、x方向驱动电机和y方向驱动电机，大型工作台由足够强度材料制成，在大型工作台上钻有若干平行排列的定位校准孔；大型工作平台上有两条移动导轨以便于架桥横梁移动，移动导轨与大型工作台一体式，移动导轨有足够长度并且其中一条移动导轨上安装有x方向激光测距仪；所述的架桥横梁有两个倒圆角，并且可以在竖直方向上升降，架桥横梁以滑动副与两条移动导轨连接，可以沿移动导轨方向平稳滑动；所述的z方向激光测距仪自带有信号发射装置，信号发射装置可收集x、y、z三个方向的坐标数据传送给电子接收及处理装置，信号发射装置有夹持部分，信号发射装置以滑动副与架桥横梁连接，可以在架桥横梁上移动；所述的y方向激光测距仪安装在工作台侧边支撑架上，所述的电子接收及处理装置由光栅计数系统、测头信号接口和计算机以及数据处理软件组成，并对数据进行处理以获得被测点的三维坐标；所述的x方向驱动电机安装在与移动导轨相连的竖直架内，x方向驱动电机驱动架桥横梁在x方向上沿导轨移动；所述的y方向驱动电机安装在与移动导轨相连的另一竖直架内，y方向驱动电机驱动架桥横梁在移动导轨沿y方向移动，y方向驱动电机采用伺服电机。

2.采用权利要求1所述的一种大型曲面造型产品测绘装置进行测绘的方法，其特征在于：第一步，利用大型工作台上的若干平行排列的定位校准孔对测量装置进行校准定位，选择坐标原点；第二步，将大型曲面造型产品放置于大型工作台上，调整选择被测量位置；第三步，用x、y、z方向的激光测距仪测量被测量点的位置坐标，并反馈给信号发射装置，信号发射装置将收集的x、y、z三个方向的坐标数据发送给电子接收及处理装置，电子接收及处理装置对发送来的数据进行处理修正，并且显示和自动保存被测量点的三维坐标。